(57)【要約】【課題】高輝度の蛍光を発生する蛍光塗料等を提供する。【解決手段】本発明の蛍光塗料は、蛍光体粉末２２０、ガラス粉末、ポリマー結合剤及び溶剤の混合物を含む。また、本発明の蛍光セラミックは、基材１００上に本発明の蛍光塗料が塗布された後、乾燥工程、結合剤除去工程及び焼結工程が行われることにより、基材１００上に特殊パターンの蛍光ガラス層２００が形成される。また、本発明の蛍光ガラス４００は、蛍光体粉末２２０を溶融状態のガラス材中に混入し、冷却する過程において特殊形状に加工することによって製造される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体粉末、ガラス粉末、ポリマー結合剤及び溶剤の混合物を含む蛍光塗料であって、
前記蛍光体粉末の重量比は、１％〜７０％であり、前記蛍光体粉末は、入射光線が照射されることによって励起され、長波長の蛍光を放出し、前記入射光線の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍであり、前記長波長の蛍光の波長範囲は、５００ｎｍ〜７００ｎｍであることを特徴とする蛍光塗料。
【請求項２】
前記蛍光体粉末は、ガーネット、ケイ酸塩、窒化物又はそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光塗料。
【請求項３】
前記ガーネットは、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋又は（Ｙ，Ｇｄ，Ｓｍ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋であることを特徴とする請求項２に記載の蛍光塗料。
【請求項４】
前記ケイ酸塩は、Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｂａ９Ｓｃ２（ＳｉＯ４）６：Ｅｕ２＋又はＬｉ２ＳｒＳｉＯ４：Ｅｕ２＋であることを特徴とする請求項２に記載の蛍光塗料。
【請求項５】
前記窒化物は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、α‐ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋又はβ‐ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋であることを特徴とする請求項２に記載の蛍光塗料。
【請求項６】
基材と、前記基材上に設置される少なくとも１つの蛍光ガラス層と、を備える蛍光セラミックであって、
前記蛍光ガラス層は、蛍光体粉末が分布されたガラス層であって、
前記蛍光セラミックは、前記基材に、前記請求項１に記載の蛍光塗料が塗布され、乾燥工程、結合剤除去工程及び焼結工程が行われることによって製造されることを特徴とする蛍光セラミック。
【請求項７】
前記基材は、セラミック基材、ガラス基材又はそれらを組み合わせた基材であることを特徴とする請求項６に記載の蛍光セラミック。
【請求項８】
前記基材は、フロアタイル、壁タイル、塀ブロック、石柱、植木鉢、花瓶、陶器装飾品、浴槽、便器、洗面台、鍋、椀、皿、杓子、流し台、ガラス瓶、ガラスコップ、窓ガラスなどであることを特徴とする請求項６に記載の蛍光セラミック。
【請求項９】
前記焼結工程の温度範囲は、５００℃〜１６００℃の間であることを特徴とする請求項６に記載の蛍光セラミック。
【請求項１０】
複数の前記蛍光ガラス層を有し、前記複数の蛍光ガラス層は、それぞれ、同一又は異なる色又はパターンを有することを特徴とする請求項６に記載の蛍光セラミック。
【請求項１１】
ガラス材と、前記ガラス材中に分布される蛍光体粉末と、を備える蛍光ガラスであって、
前記蛍光体粉末が溶融状態の前記ガラス材中に混入され、常温まで冷却されることによって製造され、前記蛍光体粉末の重量比は、１％〜７０％であり、前記蛍光体粉末は、入射光線が照射されることによって励起され、長波長の蛍光を放出し、前記入射光線の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍであり、前記長波長の蛍光の波長範囲は、５００ｎｍ〜７００ｎｍであることを特徴とする蛍光ガラス。
【請求項１２】
前記蛍光ガラスは、装飾品、食器又は窓ガラスに加工されることを特徴とする請求項１１に記載の蛍光ガラス。
【請求項１３】
前記蛍光体粉末は、ガーネット、ケイ酸塩、窒化物又はそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１２に記載の蛍光ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体粉末を含む蛍光塗料（ｐｈｏｔｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｃｏａｔｉｎｇ) 、蛍光セラミック及び蛍光ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄光タイル又は自発光タイルは、蓄光粉末とポリマーペースト又はガラスペーストとを混合したものをタイル表面に塗布し、乾燥工程及び低温焼結工程又は高温焼結工程を行うことによって製造される。
【０００３】
蓄光タイルは、太陽光、蛍光灯光、紫外線などが照射されると、光エネルギーを保存するため、光線が照射されなくなった後も、蛍光を徐々に放出する。蛍光を放出する時間は、数時間から十数時間にも及ぶ。
【０００４】
これに対して、蛍光体粉末は、所定波長の光線が照射されると励起され蛍光を発生する。しかし、励起効率が悪いと高輝度の蛍光を発生することはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平０５−７１３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、所定波長の光線が照射されると、有効に励起されることにより、高輝度の蛍光を発生する蛍光塗料、蛍光セラミック及び蛍光ガラスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の蛍光塗料は、蛍光体粉末、ガラス粉末、ポリマー結合剤及び溶剤の混合物を含み、前記蛍光体粉末の重量比は、１％〜７０％であり、前記蛍光体粉末は、入射光線が照射されることによって励起され、長波長の蛍光を放出し、前記入射光線の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍであり、前記長波長の蛍光の波長範囲は、５００ｎｍ〜７００ｎｍである。
【０００８】
また、本発明の別の一態様の蛍光セラミックは、基材と、前記基材上に設置される少なくとも１つの蛍光ガラス層と、を備え、前記蛍光ガラス層は、蛍光体粉末が分布されたガラス層であって、前記蛍光セラミックは、前記基材に、前記請求項１に記載の蛍光塗料が塗布され、乾燥工程、結合剤除去工程及び焼結工程が行われることによって製造される。
【０００９】
また、本発明の別の一態様の蛍光ガラスは、ガラス材と、前記ガラス材中に分布される蛍光体粉末と、を備え、前記蛍光体粉末が溶融状態の前記ガラス材中に混入され、常温まで冷却されることによって製造され、前記蛍光体粉末の重量比は、１％〜７０％であり、前記蛍光体粉末は、入射光線が照射されることによって励起され、長波長の蛍光を放出し、前記入射光線の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍであり、前記長波長の蛍光の波長範囲は、５００ｎｍ〜７００ｎｍである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の蛍光セラミックの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態の蛍光セラミックの製造工程を示す流れ図である。
【図３】本発明の実施形態の蛍光ガラスの構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
最初に、実施形態の蛍光塗料及びその応用を説明する。本発明の蛍光塗料は、所定波長の光線が照射されると、励起され、蛍光を反射放出する。
【００１２】
Ｉ．蛍光塗料の成分及びその製造：
本発明の蛍光塗料の成分は、蛍光体粉末、ガラス粉末、ポリマー結合剤及び溶剤を含む。主原料中、蛍光体粉末の重量比は、１％〜７０％である。
【００１３】
蛍光体粉末は、入射光線を照射されると、励起されて長波長の蛍光を放出する。入射光線の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍであり、放出される蛍光の波長範囲は、５００ｎｍ〜７００ｎｍである。また、短波長の入射光線を採用してもよいが、紫外線の範囲である場合、環境又は人体に危害を与える恐れがある。また、励起されて放出する蛍光の波長は、他の波長の範囲の光線でもよい。５００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲が選択される理由は、５００ｎｍ〜７００ｎｍは、可視光の範囲であり、視覚効果を高めることができるためである。すなわち、蛍光体粉末に光線が照射されると、青色光、紫色光などの短波長（４００ｎｍ〜５００ｎｍ）の光線が吸収される。この際、励起によって緑色光、黄色光、赤色光などの長波長（５００ｎｍ〜７００ｎｍ）の蛍光が放出される。
【００１４】
即ち、本発明においては、所定波長内の入射光によって蛍光体粉末が励起され、可視光範囲の蛍光が放出されるため、視覚効果を高めることができる。これは、蓄光体粉末を使用したものとは異なる。
【００１５】
蛍光体粉末の選択：
蛍光体粉末は、ガーネット、ケイ酸塩及び窒化物を使用することができる。
【００１６】
ガーネットは、青色光を吸収して黄色光に変換するＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋又は青色光を吸収して黄橙色光に変換する（Ｙ，Ｇｄ，Ｓｍ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋である。
【００１７】
ケイ酸塩は、紫色光を吸収して赤色光に変換するＣａ３Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、青色光及び紫色光を吸収して緑色光に変換するＢａ９Ｓｃ２（ＳｉＯ４）６：Ｅｕ２＋又は紫色光を吸収して黄橙色光に変換するＬｉ２ＳｒＳｉＯ４：Ｅｕ２＋である。
【００１８】
窒化物は、青色光を吸収して赤色光に変換するＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、青色光を吸収して黄色光に変換するα‐ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋又は青色光を吸収して緑色光に変換するβ‐ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋である。
【００１９】
３種の蛍光体粉末を様々な比率で混合することにより、様々な蛍光体粉末が製造され、様々な色彩効果を実現することができる。ここで、蛍光反射効率を高めるために、ＬＥＤ専用の蛍光体粉末を採用してもよい。
【００２０】
ガラス粉末の選択：
ガラス粉末は、基材の耐熱性に基づいて決定される。一般に、ガラス粉末の焼結温度は、基材の軟化を避けるために、基材の軟化温度より高くてはならない。しかし、基材の軟化を利用して所定形状に加工する場合、この限りでない。焼結温度範囲は、５００℃〜１６００℃が好ましい。適切な焼結温度により、蛍光ガラス層が緻密化される上、基材が変形しない。
【００２１】
溶剤及びポリマー結合剤の選択：
溶剤は、水系又は有機溶剤系を使用することができる。溶剤は、上述の各材料を分散させる上、蛍光ガラスペーストの粘度を調整するために用いられる。ポリマー結合剤は、焼結前にガラス粉末及び蛍光体粉末を固定するために用いられる。
【００２２】
蛍光塗料の製作：
蛍光体粉末、ガラス粉末、溶剤及びポリマー結合剤を混合撹拌することにより、蛍光塗料が調合される。これは、蛍光ガラスペーストとも称される。
ここで、基材上に蛍光塗料が塗布された後、乾燥工程、結合剤除去工程及び焼結工程が行われることにより、基材上に蛍光ガラス層が形成される。蛍光塗料中の溶剤及びポリマー結合剤は、結合剤除去工程及び焼結工程により、完全に除去されるため、完成した蛍光ガラス層中に残留しない。
【００２３】
II．蛍光塗料の応用例及び製作の範例：
次に、上記で説明した蛍光塗料の応用例の基本構造、励起原理及びその製作方法を以下に説明する。本応用例は、蛍光ガラス層が被覆されたセラミック、ガラス又は石材を提供するものである。本発明の蛍光ガラス層が被覆されたセラミック、ガラス又は石材に、所定波長の光線が照射されると、蛍光ガラス層から蛍光が反射放出される。ここで、反射放出される蛍光は、所定パターンに設計することができる。セラミック、ガラス又は石材上に、本発明の光反射塗料を塗布することにより、光反射タイルなどを製造することができる。
【００２４】
蛍光塗料の応用例の基本構造：
図１は、本発明の応用例の蛍光セラミックを示す。基材１００上には、蛍光ガラス層２００が設置される。蛍光ガラス層２００は、蛍光体粉末２２０を含むガラス材である。
【００２５】
説明の都合上、本実施形態の基材１００は、セラミック基材を例示する。ここで、基材１００は、陶器、磁器、ガラス又はそれらの組み合わせでもよい。或いは、フロアタイル、壁タイル、塀ブロックなどのタイル類でもよい。或いは、石柱、植木鉢、陶器装飾品などでもよい。或いは、浴槽、便器、洗面台などの浴室用のセラミック類でもよい。或いは、鍋、椀、杓子、皿、流し台などの台所用品でもよい。或いは、ガラス瓶、ガラスコップ、窓ガラス、ガラス芸術品などのガラス類でもよい。
【００２６】
ここで、基材上には、複数層の蛍光ガラス層を形成してもよい。各層に異なるパターン又は色を設けることにより、入射光線の違い応じ、様々な励起反応を発生させ、立体視覚効果などの特殊効果を実現することができる。
【００２７】
励起原理：
説明の都合上、蛍光セラミックを例示して反射原理を説明する。図１を参照する。
入射光線３１０が蛍光セラミックの基材１００表面に照射されると、入射光線３１０又はセラミック基材１００からの反射光により、蛍光ガラス層２００の蛍光体粉末２２０が励起される。これにより、蛍光体粉末２２０から所定色の反射蛍光３２０が放出される。
蛍光体粉末２２０から放出される色は、蛍光体粉末２２０の種類及び比率によって決定される。反射パターンは、蛍光ガラス層２００中の空間における蛍光体粉末２２０の分布態様によって決定される。
【００２８】
入射光線３１０は、全波長光線、所定波長範囲の光線又は所定波長の光線である。例えば、入射光線３１０は、波長範囲が４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色光又は紫色光である。また、反射蛍光の波長範囲は、５００ｎｍ〜７００ｎｍである。
【００２９】
即ち、蛍光セラミックに青色光又は紫色光の入射光線３１０が照射されると、蛍光ガラス層２００の蛍光体粉末２２０が励起されて蛍光を放出する。即ち、青色光又は紫色光の入射光線３１０を緑色光、黄色光、赤色光などの長波長の反射蛍光３２０に変換することができる。
【００３０】
本発明で使用される蛍光体粉末は、励起効率が高いため、発生される蛍光輝度は、未処理の表面より明るい。このため、環境光線又は照度が高くなくても、環境光中の青色光又は紫色光により、顕著な蛍光を励起して放出することができる。
【００３１】
製作方法：
図２に蛍光セラミックの製造工程を示す。
【００３２】
＜蛍光塗料塗布（ｃｏａｔｉｎｇ）ステップＳ１０＞
塗布方法は、スプレー（Ｓｐｒａｙ）、印刷（Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、浸漬塗装（Ｄｉｐｐｉｎｇ）、回転塗布（Ｓｐｉｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）又は塗抹（Ｓｍｅａｒ）を採用することができる。このステップにおいて、蛍光体粉末を含む蛍光塗料を所望パターンに基づいてセラミック基材上に設置する。
【００３３】
＜乾燥（ｄｒｙｉｎｇ）ステップＳ２０＞
蛍光塗料の塗布が完了した後、乾燥工程を行い、蛍光塗料の溶剤を揮発させて除去する。乾燥条件は限定されず、室温下でよい。しかし、揮発速度を高めるために、乾燥温度を高めてもよい。
【００３４】
＜結合剤除去（ｄｅ−ｂｉｎｄｅｒ）ステップＳ３０＞
結合剤の除去は、高温により、ポリマー結合剤を分解して気体にすることによって除去する工程である。結合剤は、適切な温度及び所定時間により、完全に分解することができる。結合剤を除去する温度及び時間は、塗料に使用されるポリマー結合剤によって異なる。通常、２００℃〜５００℃の下で行われ、時間は、数時間から数日である。
【００３５】
＜焼結（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）ステップＳ４０＞
焼結の目的は、基材表面に緻密性の高い蛍光ガラス層を形成することである。焼結は、高温下において行う必要があり、一般に、焼結温度の範囲は、５００℃〜１６００℃である。焼結ステップにおいて、蛍光体粉末は、焼結せず、ガラス層中に分布する。
【００３６】
III．蛍光ガラス、その製造方法及び応用：
次に、上記で説明した蛍光塗料の蛍光体粉末を応用した蛍光ガラスを説明する。
【００３７】
蛍光ガラスの構造：
図３を参照する。図３に示す実施形態においては、ガラス材中に蛍光体粉末２２０が混入される。これにより、蛍光ガラスに入射光線３１０が照射されると、励起されて反射蛍光３２０を放出する。
【００３８】
製作方法及び応用：
蛍光体粉末２２０を溶融状態のガラス材中に直接混入し、常温まで冷却すると、蛍光ガラス４００が形成される。蛍光ガラス４００の主成分は、蛍光体粉末２２０及びガラス材である。蛍光体粉末の重量比は、１％〜７０％である。
【００３９】
図１に示す実施形態と同様に、蛍光ガラス４００に、青色光又は紫色光の入射光線３１０が照射されると、蛍光体粉末２２０が励起され、青色光又は紫色光の入射光線３１０を緑色光、黄色光、赤色光などの長波長の反射蛍光３２０に変換する。
【００４０】
蛍光ガラス４００を特殊な形状に加工したい場合、蛍光ガラス４００を冷却する過程において、所望の形状に加工することができる。或いは、蛍光ガラス４００をガラス軟化温度（Ｔｇ）又はそれ以上に加熱して加工し、板状、瓶状、グラス状、球状などの食器、装飾品、模型、窓ガラスなどにすることができる。その後、冷却して形状を固定させる。
【００４１】
以上の実施形態は、本発明の一実施形態を説明するものであり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。即ち、本発明の主旨を逸脱しない範囲における改良又は他の実施形態は、すべて本発明の特許請求の範囲に含まれる。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって画定される。
【符号の説明】
【００４２】
１００  基材
２００  蛍光ガラス層
２２０  蛍光体粉末
３１０  入射光線
３２０  反射蛍光
４００  蛍光ガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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